除鐵錳技術(shù)傳統(tǒng)工藝介紹
一、緒言
    我國(guó)有豐富的地下水資源，其中有不少地下水源含有過量的鐵和錳，稱為含鐵含錳地下水。 
    水中含鐵量較高時(shí)，水有鐵腥味，影響水的口味，作為造紙、紡織、印染、化工和皮革精致等生產(chǎn)用水，會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量；含鐵水可使家庭用具如瓷盆和浴缸發(fā)生銹斑，洗滌衣物會(huì)出現(xiàn)黃色或棕黃色斑漬；鐵質(zhì)沉淀物Fe2O3會(huì)滋長(zhǎng)鐵細(xì)菌，阻塞管道，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)紅水。而含錳量較高的水所發(fā)生的問題與含鐵量高的情況相類似，例如：使水有色、嗅、味，損害紡織、造紙、釀造、食品等工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，家用器具會(huì)污染成棕色或黑色，洗滌衣物會(huì)有微黑色或淺灰色斑漬。為此我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-85）規(guī)定，鐵、錳濃度分別不得超過0.3mg/L和0.1mg/L,超過標(biāo)準(zhǔn)的原水須經(jīng)除鐵除錳處理。
二、地下水除鐵除錳方法
地下水除鐵除錳的方法很多，但一般都利用同一原理，即利用氧化劑（如錳砂）將溶解狀態(tài)的二價(jià)鐵或二價(jià)錳分別氧化成不溶解的三價(jià)鐵或四價(jià)錳的化合物，再經(jīng)過濾予以去除。
4Fe2++O2+10H2O →4Fe(OH)3+8H+
2Mn2++O2+2H2O →2MnO2+4H+
傳統(tǒng)除鐵工藝流程一般由曝氣、氧化反應(yīng)沉淀和過濾三部分組成。曝氣是使含鐵地下水與空氣充分接觸，讓空氣中的氧溶入水中，同時(shí)大量散除地下水中的CO2以提高水的PH，加快亞鐵離子的氧化速度。氧化反應(yīng)沉淀是讓水在反應(yīng)沉淀池內(nèi)停留相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，使水中的亞鐵離子被溶解氧全部氧化為三價(jià)鐵，并絮凝生成沉淀物。由于地下水中的亞鐵離子的氧化反應(yīng)一般比較緩慢，所以要求水在池中的停留時(shí)間較長(zhǎng)，從而需要比較龐大的反應(yīng)沉淀池容積。反應(yīng)沉淀后，水中還殘留著許多鐵質(zhì)懸浮物，需經(jīng)石英砂濾池過濾。
三、生物接觸法除鐵除錳設(shè)備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行
含鐵、錳水質(zhì)的地下水源設(shè)備，其處理方法多采用自然氧化和天然錳砂接觸氧化工藝，不僅處理流程復(fù)雜，出水水質(zhì)也難以得到保證。采用生物固錳除錳技術(shù)設(shè)計(jì)建設(shè)的設(shè)備，不僅簡(jiǎn)化了工藝，也使處理后的水質(zhì)有了較大的提高。原水屬普通含碳酸型地下水水質(zhì)，這種水質(zhì)不存在除鐵除錳原水堿度不足及硅酸干擾問題。因此選擇接觸氧化法除鐵、除錳工藝，原水經(jīng)跌水曝氣充氧后，由于曝氣強(qiáng)度不大，pH值仍在中性域內(nèi)，水中Fe2+離子在通過濾床時(shí)與“濾膜”充分接觸，被氧化成Fe3+離子，從而被濾層截留，可以達(dá)到除鐵的目的。但除錳按照給水設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ13—86要求：Fe>2.0mg/L(北方)、Mn>1.5mg/L時(shí)，均要采用一級(jí)過濾除鐵、二級(jí)過濾除錳的“二級(jí)過濾”工藝。這種工藝流程需要對(duì)第一級(jí)濾后水的Fe2+離子含量進(jìn)行監(jiān)控，保證在下一級(jí)除錳濾床中有足夠的Fe2+離子才能使“濾膜”保持活性，達(dá)到除錳的效果。
在北方地區(qū)，當(dāng)原水中鐵含量為10mg/L以下，錳含量在1.3mg/L的情況下，選擇一級(jí)過濾流程仍十分有效。就是說，采用生物接觸濾池的一級(jí)處理流程，鐵的處理范圍可突破《規(guī)范》給出的界定值，且還可增大濾速，除鐵效果良好。應(yīng)當(dāng)引起重視的是除錳要比除鐵困難得多，當(dāng)原水錳含量<1.5mg/L時(shí)，采用一級(jí)處理流程是可行的，但錳含量若突破1.5mg/L須加強(qiáng)運(yùn)行管理，加強(qiáng)微生物數(shù)量的檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)微生物呈數(shù)量級(jí)下降，就會(huì)出現(xiàn)“漏錳”現(xiàn)象，
        生物濾池的運(yùn)行成功與否關(guān)鍵在初期的生物培養(yǎng)階段，如果水溫、濾速、反沖洗強(qiáng)度控制得當(dāng)，短則一個(gè)月(錳砂濾料)即可完成生物的培養(yǎng)、繁殖、成長(zhǎng)，達(dá)到穩(wěn)定；反之，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間無生物繁殖或微生物的生長(zhǎng)繁殖每mL砂中達(dá)不到10.5～10.6數(shù)量級(jí)，影響設(shè)備的運(yùn)行和效益。在有條件的地方，還可以采取接種含有除錳能力的菌種，加速繁殖，縮短周期。
  濾池中鐵細(xì)菌的活性增長(zhǎng)通常要經(jīng)過三個(gè)生長(zhǎng)周期得以實(shí)現(xiàn)，不同濾料都可以作為截留鐵泥的載體繁殖微生物，只是濾砂介質(zhì)不同，鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)周期不同。據(jù)模型試驗(yàn)得出，生物培養(yǎng)期：濾速低于2m/h，出水指標(biāo)合格，石英砂濾料約需90d，雙層無煙煤飽和濾料約需60d，而錳砂濾料在生物培養(yǎng)期由于有較強(qiáng)的除錳吸附能力，表現(xiàn)得不明顯；生物成長(zhǎng)期：濾速在2～5m/h逐級(jí)上調(diào)階段，達(dá)到各出水指標(biāo)合格，石英砂濾料約需100～120d，雙層濾料約需60～90d，錳砂濾料約需30～50d；生物穩(wěn)定期：濾速達(dá)到設(shè)計(jì)值5m/h，濾層內(nèi)細(xì)菌計(jì)數(shù)每mL砂中含幾十萬到上百萬個(gè)細(xì)菌，菌團(tuán)新鮮并具有強(qiáng)盛的繁殖代謝能力，說明微生物生長(zhǎng)穩(wěn)定，生物濾池已經(jīng)成熟，耐沖擊負(fù)荷，出水各項(xiàng)指標(biāo)合格，標(biāo)志調(diào)試階段結(jié)束，設(shè)備即可進(jìn)入正常生產(chǎn)階段。
工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇
  ① 曝氣強(qiáng)度不易過高，pH值達(dá)到6.0以上即可。跌水曝氣是一種簡(jiǎn)單而有效的形式，跌水高度1.0～1.3m，單寬流量40m3/(h?m)，溶氧量可達(dá)飽和值的26.5%～35.4%。
  ② 生物濾池的濾速不易選擇過大，以5～7m/h為佳，濾料填裝高度應(yīng)考慮到生物包裹濾料顆粒增大而使濾層增厚的現(xiàn)象，反沖洗強(qiáng)度控制在18L/(m2?s)為宜。濾料以馬山錳砂濾料為好，但受到條件限制時(shí)也可選用其它濾料，差異是濾料成熟期不同，但均能收到效果。
  ③ 反沖洗水不得含氯。大多數(shù)設(shè)備反沖洗水直接取自清水池，清水池中含氯水對(duì)濾池的反沖洗有助于氧化清除濾料表面截留物。然而生物濾池的反沖洗水不得采用含氯水，尤其是生物培養(yǎng)初期會(huì)抑制生物的生長(zhǎng)繁殖，忽略了這一點(diǎn)，生物濾池的設(shè)置將不會(huì)成功。
  ④ 除鐵、錳的同時(shí)去除氨氮。通過運(yùn)行效果測(cè)定，生物濾池內(nèi)的生物作用不僅使除鐵、除錳效果良好，而且對(duì)氨氮類物質(zhì)有一定的去除能力，且去除效率穩(wěn)定。因此，對(duì)遭受氨氮類物質(zhì)微污